[논문]스플라이스식 와이어로프 슬링의 편입법에 따른 사용하중한계효율

박재석; 한경훈

[국내논문] 스플라이스식 와이어로프 슬링의 편입법에 따른 사용하중한계효율
Work limit Load Efficiency According to Splicing Method for Hand Spliced Wirerope Sling 원문보기

For each strand of wirerope sling, the international standards, ISO-8794, EN-13414 specify that the splice shall have five series of load carrying tucks. At least three of the load carrying tucks shall be made with the whole strand. And, the breaking force of the splice shall not be less than 70% or 80% of that of rope. But, There are no prescriptions for splicing types against different efficiency of each splicing type being used many workplace. In this study, analysis the work limit load efficiency according to variation of number of tucks and splicing types by experimental method As a result, the number of tucks 3+2 had the highest breaking efficiency.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 와이어로프 슬링의 단말처리법 중 스플라이스식 슬링에 대하여 단말부 편입법에 따라 ISO 기준에 따른 편입법과 국내에서 통용되고 있는 편입법에 대하여 비교 분석하고 이들의 사용하중한계 및 효율에 대하여 실험을 통해 평가하였다.

제안 방법

사용한다는 점이다. 따라서, 스플라이스식 슬링의 터크 횟수에 따른 파단하중 변화를 검토하기 위해 Fig. 3과 같이 EN 13411에 따라 시편의 치수를 정하고 시편의 종류는 Table 2와같이 터크 횟수 2회 3회, 4회, 5회, 3+2회, 4뉘회, 6회로 시편을 제작하여 실험하였다.
로프의 공칭지름별 파단 효율은 KS D 3514를 기준으로 정성적으로 분석하였으며 , 파단시험은 10, 20, 30, 40mm 로프에 대하여 3회, 3+2회 꼬임 횟수로 각각 3회씩 파단시켰다.
슬링의 꼬임 횟수에 따른 강도효율 변화에 대해 관찰하기 위해 터크횟수를 2, 3, 4, 5, 3+2, 4+1, 6회에 대한 시험편을 각각 3편을 제작하여 3000N급 인장 시험기에서 파단시험을 하였다. 효율비교를 위한 기준파단하중은 슬링시편 제작에 사용된 동일와이어로프를 효율 100%인 소켓으로 단말처리하여 3본을 파단시켜 그 평균값인 205.
시험기는 총 물림길이 5m, 엑츄에이터(actuSor) 의 최대 변위량 1.5m인 3, 000kN급의 인장시험 기로서 유압으로 가하중 하는 방식이며, 하중 측정값은 로드 셀을 통하여 디지털 표시기의 최대값 표시기능을 이용하여 측정하였다.
와이어로프 슬링 중 산업 현장에서 가장 많이 사용하면서도 취급 및 관리가 상대적으로 취약한스플라이스식 슬링을 중심으로 꼬임법에 따른 슬링의 파단하중효율 특성을 분석하였다.

대상 데이터

시험편 제작에 사용된 와이어로프 종류는 보통 Z꼬임 아연도금된 6x24 섬유심선로프를 사용하였으며 생산업체에서 제공한 화학조성 및 기계적 성질은 Table 3과 같다.

데이터처리

: 국내법

국내에서는 일반적으로는 사용되지 않지만 ISO 8794에서 제시하고 있는 스플라이스 법에 대해서도터크 횟수에 따라 실험하였으며 그 결과를 국내법과 상호 비교하였다. 일반적으로 참코, 개 코 법으로 알려져 있는 고리부 가공법에 대해서는 단말 부의 스플라이스 법과는 무관하므로 국내법 시편에만 적용하여 실험하였다.

성능/효과

1) 슬링의 꼬임 횟수에 따른 파단하중효율 변화에 대해 관찰하기위해 4)20mni 6x6 로프를 기준으로 꼬임횟수를 2, 3, 4, 5, 3+2, 4+1, 6회에 대한 시험편을 각각 3본을 제작하여 300t급 인장 시험기에서 파단시험을 한 결과 3+2회(TBK3+2)에서 평균 효율이 가장 높게 나타났다.
2) 국내법은 꼬임의 마무리법에 따라 효율 특성에 차이를 보인 반면 ISO 8794법은 모든 시험편에 대하여 효율특성에 변화에 대한 유의성을 보이지 않는다. 오히려 꼬임의 마무리 방법에 상관없이 꼬임 횟수가 증가할수록 효율이 떨어지는 경향을 나타냈다.
3) 고리부분의 제작방식인 참코법과 개코법에 대한 효율차이는 파단부위가 로프 꼬임에 대한 끝단부 부근에서 모두 파단되어 고리부분의 제작 방식과는 무관한 결과를 나타냈으며 유의한 값을 보이지 않았다.
4) 로프의 공칭지름별 파단 효율은 KS D 3514 를 기준으로 정성적으로 분석하였으며, 공칭지름이 증가할수록 파단효율을 감소하는 경향을 보였고 3회 꼬임보다는 3+2회 꼬임의 효율이 높았다.
I 구간의 시험결과와 비교하면 평균 4.2% 효율 상승효과를 보였으며 가장 효율이 좋은 TBK3+2의 경우는 약 5% 정도 효율이 높다 또한, 총 6개의 스트랜드 중 모든 스트랜드를 소선수 감소없이 마무리한 시험편은 1~2개의 스트랜드가 파단된 반면 3+2 또는 4+1회 꼰 시험편은 2~3개의 스트랜드가 동시에파단되고 결과값의 산포도가 작았다. 이러한 현상은 소선수를 줄여 마지막 1~2회의 꼬임을 마무리한 슬링은 꼬임의 끝단에서 형상 기울기를 줄여줌으로 응력집중 효과를 완회시키고 이로부터 긱긱.
Ⅲ구간인 꼬임횟수 6회에서는 급격하게 파단강도가 떨어지는 현상이 나타났다. 6회에서 파단강도가 떨어지는 이유는 꼬임의 형상적인 특성과 스트랜드를 로프 본선에 억지 끼워넣음으로 꼬아 넣기 때문에 꼬임 횟수가 늘어날수록 결속력은 늘어나지만 전인장력(pre-tension)의 누적량이 증가하기 때문으로 판단된다.
고리부분의 제작방식인 참코법과 개코법에 대한 효율차이는 파단부위가 로프 꼬임에 대한 끝단부 부근에서 모두 파단되어 Table 4와 같이 고리부滇분의 제작 방식과는 무관한 결과를 나타냈으며 유의한 값을 보이지 않았다.
실험결과 공칭지름이 증가할수록 파단효율을 감소하는 경향을 보였으며, 3회 꼬임보다는 3+2회 꼬임의 효율이 높음을 알 수 있다. 슬링 효율에 대한 치수 효과는 공칭지름이 늘어날수록 인력으로 꼬임 부를 견고하게 꼬기가 어려워 상대적으로 느슨하게 가공되고 꼬임부에서의 하중전달 체계의 불균형을 초래하기 때문이다.
오히려 꼬임의 마무리 방법에 상관없이 꼬임 횟수가 증가할수록 효율이 떨어지는 경향을 나타냈다.

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